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Mit weltweit größtem Gammastrahlenobservatorium an die Grenzen der Sternenbeobachtung vordringen

Die Forschergemeinschaft könnte bald schon einen tieferen Einblick in die extremsten Phänomene des Kosmos gewinnen, denn mehr als einhundert Teleskope haben eine höhere Auflösung, eine unvergleichliche Genauigkeit und eine zehnfache Empfindlichkeit gegenüber den heute gebräuchlichen Instrumenten zu bieten.

Weltraum

Um den Geheimnissen explodierender Sterne oder schwarzer Löcher auf die Spur zu kommen, haben Wissenschaftlerteams die von diesen ausgesandte Gammastrahlen ins Visier genommen. Gammastrahlen durchdringen jedoch nicht die Erdatmosphäre und sind daher nur schwer zu untersuchen. Um herauszufinden, welchem hochenergetischen Prozess ein Gammastrahl entstammt, haben Wissenschaftler die beim Auftreffen dieser Strahlen auf der Atmosphäre entstehenden Schauer aus Sekundärpartikeln beobachtet. Die nach ihrem Entdecker, einem russischen Physiker, benannten blauen Lichterscheinungen, die Tscherenkow-Blitze, dauern nur wenige Milliardstel Sekunden und sind für das bloße Auge nicht sichtbar. Zudem sind sie äußerst selten: Sie erzeugen ein Gammastrahlenphoton pro Quadratmeter im Jahr (für helle Quellen) oder gar pro Jahrhundert (für schwache Quellen). Ein Konsortium aus 1 420 Forscherinnen und Forschern von mehr als 200 Instituten in 31 Ländern entwickelt das bodengebundene Gammastrahlenobservatorium mit der Bezeichnung Cherenkov Telescope Array (CTA), um die Chancen auf eine Erfassung dieser Schauer zu verbessern. Das Observatorium, das außerdem durch die beiden EU-finanzierten Projekte CTA-PP (The Preparatory Phase for the Cherenkov Telescope Array (CTA-PP)) und CTA-DEV (Cherenkov Telescope Array: Infrastructure Development and Start of Implementation) unterstützt wurde, soll nach seiner Fertigstellung die weltweit größte bodengebundene Einrichtung zur Erkennung von Gammastrahlen sein. Die Teleskopanlage wird den Himmel mit einer höheren Energieauflösung als jemals zuvor beobachten. Der Projektwebsite zufolge wird sie „von bislang unerreichter Genauigkeit und zehnmal empfindlicher als die existierenden Instrumente sein.“ Damit kann die von Supernoven und großen schwarzen Löchern emittierte Gammastrahlung viel genauer als mit den heute üblichen Gammastrahlendetektoren nachverfolgt werden. Besonderheiten des Observatoriums Das Gammateleskop CTA wird aus 118 Teleskopen auf beiden Seiten der Erde bestehen: Die Standorte befinden sich in Paranal, Chile, auf der Südhalbkugel und auf der Insel La Palma, Spanien, auf der Nordhalbkugel. Dort sollen die extremsten Phänomene des Universums erforscht und Einblicke in die Funktion der hochenergetischen Teilchen in der Evolution kosmischer Systeme gewonnen werden. Zu diesem Zweck wird das Projektteam drei Klassen von Teleskopen – klein, mittel und groß – entwickeln, um Gammastrahlen im Energiebereich von 20 GeV bis 300 TeV zu finden. Sowohl in der südlichen als auch der nördlichen Hemisphäre werden vierzig mittelgroße sowie acht große Teleskope installiert. Die am empfindlichsten auf hochenergetische Gammastrahlen reagierenden 70 kleinen Teleskope des Projekts werden nur auf der Südhalbkugel eingesetzt. Mit dem für das CTA-Projekt entwickelten Schwarzschild-Couder-Teleskop (SCT) wurde am 23. Januar, knapp eine Woche nach seiner Einweihung, das erste Tscherenkow-Licht entdeckt. Das mittelgroße Teleskop wird mit seinen zwei Spiegeln den Energiebereich von 80 GeV bis 50 TeV abdecken. „In der Geschichte der Gammastrahlenteleskope ist es das erste seiner Art. Von der Bauart des SCT wird erwartet, dass es die Leistungsfähigkeit des CTA bis an die theoretische Grenze der Technik bringen wird“, erläuterte Prof. David Williams vom CTA-Projektpartner University of California, Santa Cruz, in einer Ankündigung, die zur Jahresbeginn auf der Projektwebsite veröffentlicht wurde. Und wie geht es weiter? Zwar sind die Projekte CTA-DEV und CTA-PP abgeschlossen, am Observatorium beginnt die spannende Entdeckungsreise jedoch jetzt erst richtig. Die ersten Teleskope aus der Vorserie werden bis 2020 installiert, und 2022 wird das Observatorium in Betrieb gehen. Bis 2025 soll das Observatorium fertiggestellt sein, das als erstes seiner Art als eine offene Ressource astronomischer Daten für die weltweite Wissenschaftlergemeinde der Astronomie und Teilchenphysik dienen wird. Weitere Informationen: CTA-DEV/CTA-PP-Projektwebsite

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